Разговарамо о предусловима и дајемо стручна мишљења.
/ пхото ЦЦ БИ-НД
Зашто је хелијум потребан у квантним рачунарима?
Пре него што пређемо на причу о ситуацији несташице хелијума, хајде да разговарамо о томе зашто је квантним рачунарима уопште потребан хелијум.
Квантне машине раде на кубитима. Они, за разлику од класичних битова, могу бити у стању 0 и 1 истовремено - у суперпозицији. У рачунарском систему, феномен квантног паралелизма се јавља када се операције изводе истовремено са нулом и јединицом. Ова карактеристика омогућава машинама заснованим на кубиту да решавају неке проблеме брже од класичних рачунара, као што је симулација молекуларних и хемијских реакција.
Али постоји проблем: кубити су крхки објекти и могу да одржавају суперпозицију само неколико наносекунди. Нарушава га чак и незнатна температурна колебања, тзв . Да би се избегло уништавање кубита, квантни рачунари на ниским температурама - 10 мК (-273,14°Ц). За постизање температура близу апсолутне нуле, компаније користе течни хелијум, тачније, изотоп , који се не стврдне у таквим екстремним условима.
У чему је проблем
У блиској будућности, ИТ индустрија се може суочити са недостатком хелијума-3 за развој квантних рачунара. На Земљи се ова супстанца практично никада не налази у свом природном облику - њен волумен је у атмосфери планете (1,37 ппм у односу на хелијум-4). Хелијум-3 је производ распада трицијума, чија производња (последњи нуклеарни реактор тешке воде затворен у САД). Након тога, трицијум је почео да се вади из компоненти распуштеног нуклеарног оружја, али Према Истраживачкој служби америчког Конгреса, ова иницијатива није значајно повећала залихе стратешке супстанце. Русија и САД имају неке резерве, али .
Ситуацију отежава чињеница да се прилично значајан део хелијума-3 троши на производњу неутронских скенера који се користе на граничним прелазима за тражење радиоактивних материјала. Неутронски скенер је обавезан алат у свим царинарницама САД од 2000. године. Због низа ових фактора, снабдевање хелијумом-3 у САД већ контролишу владине агенције које издају квоте јавним и приватним организацијама, а ИТ стручњаци брину да ускоро неће бити довољно хелијума-3 за све.
Колико је лоше?
Верује се да ће недостатак хелијума-3 имати негативан утицај на квантни развој. Блејк Џонсон, потпредседник произвођача квантних рачунара Ригетти Цомпутинг, у интервјуу за МИТ Тецх Ревиев тај расхладни флуид је невероватно тешко набавити. Проблеми су отежани због високе цене — кошта 40 долара за пуњење једне расхладне јединице.
Али представници Д-Ваве-а, још једног квантног стартупа, не слажу се са Блејковим мишљењем. Од стране Потпредседник организације, за производњу једног квантног рачунара потребна је само мала количина хелијума-3, што се може назвати безначајним у поређењу са укупном расположивом запремином супстанце. Стога ће недостатак расхладног средства бити невидљив за квантну индустрију.
Осим тога, данас се развијају и друге методе за екстракцију хелијума-3 које не укључују трицијум. Једна од њих је екстракција изотопа из природног гаса. Прво се подвргава дубокој кондензацији на ниским температурама, а затим пролази кроз процесе сепарације и ректификације (одвајање гасних нечистоћа). Раније се овај приступ сматрао економски неизводљивим, али са развојем технологије ситуација се променила. Прошле године о својим плановима да почне да производи хелијум-3 .
Бројне земље планирају да ископају хелијум-3 на Месецу. Његов површински слој садржи до (Табела 2) ове супстанце. Научници процењују да ће ресурс трајати пет хиљада година. НАСА је већ почела да ствара који рециклирају на хелијум-3. Изводи се развој одговарајуће земаљске и лунарне инфраструктуре и . Али то неће бити могуће применити у пракси до 2030.
Други начин да се спречи недостатак хелијума-3 је да се пронађе замена за њега у производњи неутронских скенера. Узгред, она 2018. године - постали су кристали цинк сулфида и литијум-6 флуорида. Они омогућавају регистрацију радиоактивних материјала са тачношћу већом од 90%.
/ пхото ЦЦ БИ-НД
Други "квантни" проблеми
Поред недостатка хелијума, постоје и друге потешкоће које коче развој квантних рачунара. Први је недостатак хардверских компоненти. Још увек постоји неколико великих предузећа у свету која развијају „пуњење“ за квантне машине. Понекад компаније морају да чекају док се систем за хлађење не произведе, .
Један број земаља покушава да реши проблем кроз владине програме. Такве иницијативе су већ покренуте у САД и Европи. На пример, недавно је у Холандији, уз подршку Министарства економије, почела са радом Делфт Цирцуитс. Производи компоненте за квантне рачунарске системе.
Још једна потешкоћа је недостатак специјалиста. Потражња за њима расте, али није тако лако пронаћи их. Од стране НИТ, у свету нема више од хиљаду искусних „квантних инжењера“. Водећи технички универзитети решавају проблем. На пример, већ на МИТ-у први програми за обуку специјалиста за рад са квантним машинама. Развој релевантних академских програма и у Америчкој националној квантној иницијативи.
Уопштено говорећи, ИТ стручњаци су уверени да су проблеми са којима се суочавају креатори квантних рачунара у потпуности савладиви. И у будућности можемо очекивати нове технолошке искораке у овој области.
О чему пишемо у првом блогу о ИааС-у предузећа:
Извор: ввв.хабр.цом